Mörk energi är ett av de största mysterierna inom vetenskapen idag. Vi vet väldigt lite om det, annat än att det är osynligt, den fyller hela universum, och det trycker bort galaxer från varandra. Detta får vårt kosmos att expandera i snabbare takt. Men vad är det? En av de enklaste förklaringarna är att det är en "kosmologisk konstant" – ett resultat av själva energin i det tomma rummet – en idé som introducerades av Albert Einstein.

Många fysiker är inte nöjda med denna förklaring, fastän. De vill ha en mer grundläggande beskrivning av dess natur. Är det någon ny typ av energifält eller exotisk vätska? Eller är det ett tecken på att Einsteins gravitationsekvationer på något sätt är ofullständiga? Vad mer, vi förstår inte riktigt universums nuvarande expansionshastighet.

Nu har vårt projekt – den utökade Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) – kommit med några svar. Vårt arbete har släppts som en serie på 23 publikationer, varav några fortfarande granskas, som beskriver den största tredimensionella kosmologiska kartan som någonsin skapats.

För närvarande, det enda sättet vi kan känna närvaron av mörk energi är med observationer av det avlägsna universum. De längre galaxerna är, ju yngre de framstår för oss. Det beror på att ljuset de sänder ut tog miljoner eller till och med miljarder år att nå våra teleskop. Tack vare denna typ av tidsmaskin, vi kan mäta olika avstånd i rymden vid olika kosmiska tider, hjälper oss att räkna ut hur snabbt universum expanderar.

Med Sloan Digital Sky Survey-teleskopet, vi mätte mer än 2 miljoner galaxer och kvasarer – extremt ljusa och avlägsna objekt som drivs av svarta hål – under de senaste två decennierna. Den här nya kartan täcker cirka 11 miljarder år av kosmisk historia som i huvudsak var outforskad, lära oss om mörk energi som aldrig förr.

Våra resultat visar att cirka 69% av vårt universums energi är mörk energi. De visar också, ännu en gång, att Einsteins enklaste form av mörk energi – den kosmologiska konstanten – stämmer mest överens med våra observationer.

När du kombinerar informationen från vår karta med andra kosmologiska sonder, som den kosmiska mikrovågsbakgrunden – ljuset som blev över från big bang – de verkar alla föredra den kosmologiska konstanten framför mer exotiska förklaringar av mörk energi.

Kosmisk expansion i tvist

Resultaten ger också en bättre inblick i några aktuella kontroverser om universums expansionshastighet idag och om rymdens geometri.

Att kombinera våra observationer med studier av universum i dess linda avslöjar sprickor i vår beskrivning av dess utveckling. Särskilt, Vår mätning av universums nuvarande expansionshastighet är cirka 10 % lägre än det värde som hittades med hjälp av direkta metoder för att mäta avstånd till närliggande galaxer. Båda dessa metoder hävdar att deras resultat är korrekt och mycket exakt, så deras skillnad kan inte bara vara en statistisk slump.

Precisionen hos eBOSS förstärker denna kris. Det finns ingen allmänt accepterad förklaring till denna diskrepans. Det kan vara så att någon gjort ett subtilt misstag i en av dessa studier. Eller så kan det vara ett tecken på att vi behöver ny fysik. En spännande möjlighet är att en tidigare okänd form av materia från det tidiga universum kan ha lämnat spår i vår historia. Detta är känt som "tidig mörk energi, "Tänkte vara närvarande när universum var ungt, som kunde ha ändrat den kosmiska expansionshastigheten.

Nyligen genomförda studier av den kosmiska mikrovågsbakgrunden antydde att rymdens geometri kan vara krökt istället för att bara vara platt - vilket är förenligt med den mest accepterade teorin om big bang. Men vår studie drog slutsatsen att utrymmet verkligen är platt.

Även efter dessa viktiga framsteg, kosmologer över hela världen kommer att förbli förbryllade över den skenbara enkelheten hos mörk energi, rymdens planhet och de kontroversiella värdena för expansionstakten idag. Det finns bara en väg framåt i jakten på svar – att göra större och mer detaljerade kartor över universum. Flera projekt syftar till att mäta minst tio gånger fler galaxer än vad vi gjorde.

Om kartorna från eBOSS var de första att utforska en tidigare saknad lucka på 11 miljarder år av vår historia, den nya generationen teleskop kommer att göra en högupplöst version av samma tidsperiod. Det är spännande att tänka på det faktum att framtida undersökningar kanske kan lösa de återstående mysterierna om universums expansion under det närmaste decenniet eller så. Men det vore lika spännande om de avslöjade fler överraskningar.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.